Kako se svemir širi, ako je beskonačan

Da se svemir širi sam u sebe može zvučati kao zagonetka jer svemir je beskonačan. U svemiru koji se širi, ne postoji tepsija, već samo testo. Čak i da postoji tepsija, ona bi bila deo univerzuma i stoga bi se svemir širio zajedno sa tepsijom, objašnjava fizičarka Nikol Granuči, profesorka na Univerzitetu Kvinipajak u Sjedinjenim Državama.

Drugi način razmišljanja o širenju univerzuma je razmatranje kako se druge galaksije udaljavaju od našeg Mlečnog puta. Naučnici znaju da se univerzum širi jer mogu da prate druge galaksije dok se udaljavaju od naše. Oni definišu ekspanziju koristeći brzinu kojom se druge galaksije udaljavaju od nas. Ova definicija im omogućava da zamisle širenje bez potrebe da se pitaju kuda se širi.

Univerzum koji se širi

Univerzum je nastao velikim praskom pre 13,8 milijardi godina. Veliki prasak opisuje nastanak univerzuma kao izuzetno gustu, vrelu singularnost. Ova sićušna tačka je iznenada prošla kroz brzu ekspanziju zvanu inflacija, gde se svako mesto u univerzumu proširilo van. Ali naziv veliki prasak je pogrešan. To nije bila ogromna eksplozija, kao što ime sugeriše, već vreme kada se univerzum brzo širio.

Univerzum se tada brzo kondenzovao i ohladio, i počeo je da stvara materiju i svetlost. Na kraju je evoluirao u ono što danas poznajemo kao naš univerzum.

Ideju da naš univerzum nije statičan i da može da se širi ili skuplja prvi je objavio fizičar Aleksandar Fridman 1922. On je matematički potvrdio da se univerzum širi.

Dok je Fridman dokazao da se univerzum širi, barem na nekim mestima, Edvin Habl je dublje analizirao stopu širenja. Mnogi drugi naučnici su potvrdili da se druge galaksije udaljavaju od Mlečnog puta, ali 1929. godine Habl je objavio svoj čuveni rad koji je potvrdio da se ceo univerzum širi i da se brzina kojom se širi povećava.

Ovo otkriće nastavlja da zbunjuje astrofizičare. Koji fenomen omogućava univerzumu da prevaziđe silu gravitacije držeći ga zajedno, a istovremeno se širi razdvojujući objekte u univerzumu? I povrh svega, njegova stopa ekspanzije se vremenom ubrzava.

Mnogi naučnici koriste vizuelni prikaz koji se zove ekspanzioni levak da opišu kako se ekspanzija svemira ubrzala od velikog praska. Profesorka Granuči predlaže da zamislimo dubok levak sa širokim obodom. Leva strana levka – uski kraj – predstavlja početak univerzuma. Kako se krećemo dalje krećete se napred u vremenu. Širenje konusa predstavlja širenje univerzuma.

Naučnici nisu mogli direktno da izmere odakle dolazi energija koja izaziva ovo ubrzano širenje. Nisu uspeli da ga otkriju ili izmere. Pošto ne mogu da vide ili direktno mere ovu vrstu energije, nazivaju je tamnom energijom.

Prema modelima istraživača, tamna energija mora biti najčešći oblik energije u univerzumu, čineći oko 68% ukupne energije u univerzumu. Energija iz svakodnevne materije, koja čini Zemlju, Sunce i sve što možemo da vidimo, čini samo oko pet odsto ukupne energije.

Dakle, šta je izvan toka proširenja

Naučnici nemaju dokaze o bilo čemu izvan našeg poznatog univerzuma. Međutim, neki pretpostavljaju da bi moglo da postoji više univerzuma. Model koji uključuje više univerzuma mogao bi da reši neke od problema sa kojima se naučnici susreću sa trenutnim modelima našeg univerzuma.

Jedan od velikih problema sa trenutnim dostignućima fizike je taj što istraživači ne mogu da integrišu kvantnu mehaniku, koja opisuje kako fizika funkcioniše na veoma malom nivou, i gravitaciju, koja upravlja fizikom velikih razmera.

Pravila o tome kako se materija ponaša na maloj skali zavise od verovatnoće i kvantizovane, ili fiksne, količine energije. U ovoj skali, objekti mogu doći i iskočiti iz postojanja. Materija se može ponašati kao talas. Kvantni svet je veoma različit od onoga kako mi vidimo svet.

U velikim razmerama, koje fizičari nazivaju klasičnom mehanikom, objekti se ponašaju onako kako očekujemo da se ponašaju svakodnevno. Objekti nisu kvantizovani i mogu imati kontinuirane količine energije. Objekti se ne pojavljuju i nestaju.

Kvantni svet se ponaša kao prekidač za svetlo, gde energija ima samo uključi-isključi opciju. Svet koji vidimo i sa kojim komuniciramo ponaša se kao prekidač za prigušivanje, omogućavajući sve nivoe energije.

Ali istraživači nailaze na probleme kada pokušavaju da proučavaju gravitaciju na kvantnom nivou. U malom obimu, fizičari bi morali da pretpostave da je gravitacija kvantizovana. Ali istraživanje koje su mnogi od njih sproveli ne podržava tu ideju.

Jedan od načina da ove teorije funkcionišu zajedno je teorija multiverzuma. Postoje mnoge teorije koje gledaju dalje od našeg trenutnog univerzuma da bi objasnile kako gravitacija i kvantni svet rade u sadejstvu. Neke od vodećih teorija uključuju teoriju struna, kosmologiju brane, kvantnu teoriju petlje i mnoge druge.

Bez obzira na to, univerzum će nastaviti da se širi, a rastojanje između Mlečnog puta i većine drugih galaksija vremenom će biti sve duže.